JPH11166832A - レーザ測量システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】レーザ光を連続して発光させ、それを回転走査
して基準水平面を形成していたので、電力を多く消費し
ていた。 【解決手段】レーザ光を発光させる発光手段と、前記レ
ーザ光を測定対象物に設置されたターゲットに向けて投
光し走査する回転走査手段と、前記ターゲットで反射し
たレーザ光を受光する受光手段と、前記受光したレーザ
光から前記ターゲットの位置情報を取得する制御手段と
を有するレーザ測量システムにおいて、前記制御手段
は、前記ターゲットの方向を含む所定の角度範囲内を走
査するときに前記発光手段を発光させることを特徴とす
るレーザ測量システムを提供する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、構造物の変位、特
に大型構造物の沈下等を測定するレーザ測量システムに
関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のレーザ測量システムは、測定対象
物の近傍の不動点に設置したレーザ投光機から水平面を
形成するレーザ光を投光走査し、測定対象物に取り付け
たターゲットで反射したレーザ光を受光して、レーザ光
で形成した水平面からの変位等の位置情報を測定してい
た。

【０００３】図６は、従来のレーザ測量システムの構成
図である。本体部１は、強固な地盤の上などの不動点に
設置され、レーザ光ＬＡを測定対象の構造物２に取り付
けられたターゲット２１（１）〜（４）に投光する。投
光されるレーザ光ＬＡは、矢印３の方向に３６０度に渡
って回転走査され、測定の基準となる水平面を形成す
る。ターゲット２１（１）〜（４）には反射板が設けら
れ、投光されたレーザ光ＬＡを投光された方向にレーザ
光ＬＢとして反射する。

【０００４】ターゲット２１（１）〜（４）の反射板は
例えば三角形の形状をしており、ターゲット２１（１）
〜（４）が、水平な走査方向に対して垂直方向に変位す
れば、反射板で反射するレーザ光ＬＢのパルス幅が変化
する。ターゲット２１（１）〜（４）で反射したレーザ
光ＬＢは、本体部１で受光される。本体部１は、それぞ
れのターゲット２１（１）〜（４）で反射されたレーザ
光ＬＢのパルス幅を測定し、それぞれのターゲット２１
（１）〜（４）の変位情報を取得する。

【０００５】一方、レーザ測量システムは、高速道路の
橋桁や橋梁等の大型構造物の沈下測定等に使用され、測
定場所は屋外であることが多い。また、レーザ光を投光
走査する本体部１は、地盤の強固な不動点に設置しなけ
ればならず、商用電源を得られない場合もある。このた
め、レーザ測量システムは、バッテリにより駆動される
場合が多い。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来のレーザ
測量システムは、レーザ光を連続して発光させ、それを
３６０度の方向に回転走査して基準水平面を形成してい
た。従って、測定に必要なターゲットの方向以外にもレ
ーザ光を投光して電力を多く消費していた。

【０００７】また、従来のレーザ測量システムは、測定
可能な範囲を広げるため、レーザダイオード等で発光さ
せるレーザ光の光量を大きく設定し、測定対象物に取り
付けられるターゲットまでの距離や反射率に係わらず、
大きな光量のレーザ光を発光させていた。このため、測
定対象物が近距離に存在する場合は、反射レーザ光の光
量が、測定に必要な光量以上となり、発光部のレーザダ
イオードは無駄な電力を消費していた。

【０００８】また、レーザ測量システムは、大型構造物
の例えば年間数ｍｍの沈下を測定するために、長期間に
渡って連続的に使用される場合が多い。このため、レー
ザ測量システムは長期間連続使用されるが、レーザ光を
発光するレーザダイオードは、長期間の連続発光により
発光寿命が短縮していた。

【０００９】更に、レーザダイオード等で発光させるレ
ーザ光の光量は、測定開始時に所定の値に設定される
と、そのままの状態で測定を継続していた。このため、
長期間に渡る使用によりターゲットの反射板が汚れる
と、反射レーザ光の光量が測定に必要な光量以下とな
り、測定不能となることがあった。

【００１０】本発明は、低消費電力でレーザダイオード
の寿命が長いレーザ測量システムを提供することを目的
とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記の目的は、レーザ光
を発光させる発光手段と、前記レーザ光を測定対象物に
設置されたターゲットに向けて投光し走査する回転走査
手段と、前記ターゲットで反射したレーザ光を受光する
受光手段と、前記受光したレーザ光から前記ターゲット
の位置情報を取得する制御手段とを有するレーザ測量シ
ステムにおいて、前記制御手段は、前記ターゲットの方
向を含む所定の角度範囲内を走査するときに前記発光手
段を発光させることを特徴とするレーザ測量システムを
提供することにより達成される。

【００１２】本発明によれば、測定に必要なターゲット
が存在する方向だけにレーザ光を発光させるので、従来
の３６０度全ての方向にレーザ光を発光させるのに比
べ、発光手段の消費電力を低減できると共に、発光手段
の発光寿命を延長することができる。

【００１３】また、本発明の前記制御手段は、予め前記
回転走査手段によりレーザ光を３６０度の方向に回転走
査させ、前記受光手段がレーザ光を受光した時の前記回
転走査手段の走査方向から、前記ターゲットの方向を検
出することを特徴とする。

【００１４】本発明によれば、レーザ測量システムは、
測定に先立ちレーザ光を３６０度の方向に回転走査させ
てターゲットの方向を検出し、続いてターゲットの方向
だけにレーザ光を投光走査する測定に移行するので、作
業者が、ターゲットの方向を入力する必要がなく、測定
作業を迅速に行うことができる。

【００１５】また、上記の目的は、レーザ光を発光させ
る発光手段と、前記レーザ光を測定対象物に設置された
ターゲットに向けて投光し走査する回転走査手段と、前
記ターゲットで反射したレーザ光を受光する受光手段
と、前記受光したレーザ光から前記ターゲットの位置情
報を取得する制御手段とを有するレーザ測量システムに
おいて、前記制御手段は、前記受光手段が受光するレー
ザ光の受光量を検出し、前記受光量に応じて前記発光手
段が発光するレーザ光の発光量を変化させることを特徴
とするレーザ測量システムを提供することにより達成さ
れる。

【００１６】本発明によれば、長期間に渡る使用により
ターゲットの反射板が汚れ、反射板で反射するレーザ光
の光量が低下しても、制御手段が発光手段の発光量を増
加させて、測定不能となることを避けることができる。

【００１７】また本発明によれば、ターゲットが近距離
に存在する場合には、発光手段で発光させるレーザ光の
発光量を測定に必要な範囲に低下させるので、発光手段
を一様に大きな光量で発光させる場合に比べ、発光手段
の消費電力を低減できると共に、発光手段の発光寿命を
延長することができる。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態の例に
ついて図面に従って説明する。しかしながら、かかる実
施の形態例が本発明の技術的範囲を限定するものではな
い。

【００１９】図１は、本発明の実施の形態のレーザ測量
システムの構成図（１）を示す。本体部１は、不動点に
設置され、レーザ光ＬＡを測定対象の構造物２に取り付
けられたターゲット２１（１）、（２）、（３）、
（４）に投光走査する。本体部１内には、後述するプリ
ズム及びペンタミラー等で構成される回転ユニットがあ
り、回転ユニットは、モータにより矢印３の方向に３６
０度に渡って回転される。

【００２０】但し、本実施の形態では、後述するレーザ
ダイオードは、レーザ光ＬＡが３６０度全方向に走査に
されるように連続発光されず、予め検出又は設定したタ
ーゲット２１（１）、（２）、（３）、（４）の方向を
含む角度４の範囲だけ発光される。レーザダイオードか
ら発光されたレーザ光ＬＡは、回転ユニットで回転走査
され測定の基準となる水平面を形成する。従って、本実
施の形態では、測定に必要な角度４の範囲だけでレーザ
ダイオードが発光するので、消費電力が低減し、レーザ
ダイオードの発光寿命を延長することができる。

【００２１】ターゲット２１（１）〜（４）には、微小
なコーナキューブ又は球反射体をシート状にした反射板
が設けられ、投光されたレーザ光ＬＡを投光された方向
にレーザ光ＬＢとして反射する。

【００２２】ターゲット２１（１）〜（４）の反射板
は、例えば本出願人による特開平７−１９８３８２号公
報に記載されているように、２つの直角三角形が逆向き
に並べられた形状をしており、それぞれの部分で反射す
るレーザ光ＬＢのパルス幅は、ターゲット２１（１）〜
（４）の垂直方向の変位により変化する。ターゲット２
１（１）〜（４）で反射したレーザ光ＬＢは、本体部１
で受光される。本体部１は、それぞれのターゲット２１
（１）〜（４）で反射されたレーザ光ＬＢのパルス幅を
測定し、それぞれのターゲット２１の垂直方向の変位等
の位置情報を取得する。

【００２３】図２は、本発明の実施の形態のレーザ測量
システムの構成図（２）を示す。本実施の形態では、レ
ーザダイオードは、予め検出又は設定したターゲット２
１（１）、（２）、（３）、（４）の方向をそれぞれ含
む角度４（１）、（２）、（３）、（４）の範囲だけで
発光する。本実施の形態では、測定に最小限必要な範囲
の角度だけでレーザダイオードが間欠的に発光するの
で、消費電力が更に低減し、レーザダイオードの発光寿
命を更に延長することができる。

【００２４】図３は、本実施の形態の本体部１の光学装
置を示す。レーザダイオード１１は、後述する制御部か
らの発光指令信号によりレーザ光を発光する。レーザダ
イオード１１で発光したレーザ光は、コリメートレンズ
３０によりほぼ平行光とされ、ハーフプリズム３１に入
射する。ハーフプリズム３１に入射した光は、そのまま
直進し、ペンタミラー３３、３４で反射して、レーザ光
ＬＡとしてターゲット２１に向けて投光される。

【００２５】ターゲット２１で反射されたレーザ光ＬＢ
は、ペンタミラー３４、３３で反射されハーフプリズム
３１に入射する。ハーフプリズム３１に入射した光は、
直角方向に進路を変えられ、コンデンサレンズ３２に入
射する。コンデンサレンズ３２に入射した光は、フォト
ダイオード１３に収束され光電変換される。フォトダイ
オード１３で光電変換された信号は、後述する制御手段
に送られ、制御手段は、ターゲット２１で反射したレー
ザ光ＬＢに含まれる測定対象物の位置情報を取得する。

【００２６】また、フォトダイオード１３の受光量は、
後述する受光量検出手段により検出され、受光量信号と
して制御手段に送られる。制御手段では、その受光量が
ノイズ等に影響されない所定の基準受光量以上の場合
は、レーザダイオード１１の駆動電圧を低下させ、フォ
トダイオード１３の受光量が基準受光量になるように、
レーザダイオード１１の発光量を低下させる。これによ
りレーザダイオード１１の消費電力が低下し、レーザダ
イオードの発光寿命を延長することができる。

【００２７】回転ユニット１２（３）は、モータ１２
（１）によりベルト１２（２）を介して回転される。回
転ユニット１２（３）に固設されたペンタミラー３３、
３４は、回転ユニット１２（３）と共に回転する。レー
ザダイオード１１で発光されたレーザ光ＬＡは、ペンタ
ミラー３３、３４で反射して外部に投光され、回転走査
されて測定の基準となる水平面を形成する。

【００２８】エンコーダ円板１４（１）は、回転ユニッ
ト１２（３）に固定され、回転ユニット１２（３）と共
に回転する。エンコーダ円板１４（１）の回転角度は、
本体部に固設された検出器１４（２）により検出され、
角度信号が制御手段に送られる。制御手段では、フォト
ダイオード１３がターゲット２１からの反射レーザ光Ｌ
Ｂを受光した時の検出器１４（２）の角度信号により、
ターゲット２１が存在する方向を検出することができ
る。

【００２９】図４は、本発明の実施の形態のレーザ測量
システムのブロック図（１）を示す。本体部１内の発光
手段１１は、レーザダイオード等で構成され、制御手段
１５からの発光指令信号Ｓ１によりレーザ光Ｌを回転走
査手段１２に出射する。回転走査手段１２は、前述のよ
うにプリズム等を内蔵した回転ユニットとモータ等で構
成され、回転ユニットはモータにより３６０度の方向に
連続回転される。

【００３０】発光手段１１で発光したレーザ光Ｌは、回
転走査手段１２で水平方向に回転走査され、レーザ光Ｌ
Ａとしてターゲット２１に投光される。回転走査手段１
２には、エンコーダ１４が設けられており、エンコーダ
１４は、回転走査手段１２の回転角度、即ちレーザ光Ｌ
Ａの投光方向を高精度で検出し、角度信号Ｓ３を制御手
段１５に出力する。

【００３１】ターゲット２１は測定対象物に設置され、
投光されたレーザ光ＬＡを、投光された方向にレーザ光
ＬＢとして反射する。レーザ光ＬＢには、前述のよう
に、ターゲット２１の例えば垂直方向の位置情報が付加
される。

【００３２】ターゲットＬＢで反射したレーザ光ＬＢ
は、フォトダイオード等の受光手段１３で受光される。
受光手段１３は、受光したレーザ光ＬＢを光電変換し、
レーザ光ＬＢのパルス幅に応じた受信信号Ｓ４を制御手
段１５に出力する。

【００３３】制御手段１５は、マイクロコンピュータ等
で構成され、受光手段１３からの受信信号Ｓ４のパルス
幅等に含まれるターゲット２１の位置情報を取得する。
また、制御手段１５は、測定開始時には、発光指令信号
Ｓ１により発光手段１１を連続発光させ、レーザ光ＬＡ
を３６０度の方向に回転走査させる。そして、受光手段
１３がレーザ光ＬＢを受光した時の角度信号Ｓ３から、
レーザ光ＬＢが反射されてきた方向、即ちターゲット２
１の方向を検出する。

【００３４】制御手段１５は、ターゲット２１の方向を
検出後、回転走査手段１２がターゲット２１が存在する
方向及びその前後に多少の余裕を加えた角度範囲を走査
するときだけ、発光指令信号Ｓ１を出力し、レーザ光Ｌ
を間欠発光させる。このため、発光手段１１は、測定に
必要な方向を走査する時だけ間欠的に発光し、消費電力
を低減することができると共に、発光手段１１の発光素
子の寿命が延長される。

【００３５】ただし、ターゲット２１が存在する方向が
予め分かっている場合は、その情報を制御部１５に与え
ることにより、その方向を走査する時だけレーザ光を発
光させることも可能である。例えば、東側１８０度の範
囲だけにターゲット２１が存在する場合等である。

【００３６】図５は、本発明の他の実施の形態のレーザ
測量システムのブロック図（２）を示す。図４と共通す
る部分の説明は省略し、異なる部分について説明する。

【００３７】本体部１内の受光手段１３は、ターゲット
２１で反射したレーザ光ＬＢを受光すると、その受光量
に比例した受光信号Ｓ５を受光量検出手段１６に出力す
る。受光量検出手段１６は、受光手段１３で受光するレ
ーザ光ＬＢの受光量を表す受光量信号Ｓ６を制御手段１
５に出力する。

【００３８】制御手段１５は、受光量信号Ｓ６を、測定
に必要な基準受光量を示す基準値と比較し、受光量信号
Ｓ６が基準値より大きい場合には、レーザダイオードの
駆動電圧等を示す発光量制御信号Ｓ２を発光手段１１に
出力し、発光手段１１の発光量を受光手段１３の受光量
が基準受光量になるよう低下させる。これにより、ター
ゲット２１が近距離にあり、受光するレーザ光ＬＢの受
光量が大きい場合に、レーザダイオードの発光量を低下
させ、消費電力を低減させると共に、レーザダイオード
の発光寿命を延長することができる。

【００３９】なお、長期間に渡る使用によりターゲット
２１の反射板が汚れると、反射板で反射するレーザ光Ｌ
Ｂの光量が低下し、受光手段１３の受光量が減少する。
受光量の減少により受光量検出手段１６の受光量信号Ｓ
６が基準値未満となった場合には、測定不能となること
を避けることを優先し、制御手段１５が、受光量信号Ｓ
６が基準値となるよう発光手段１１の発光量を増加させ
るようにすることもできる。

【００４０】

【発明の効果】以上説明した通り、本発明によれば、発
光手段を測定に必要な方向だけに間欠的に発光させるの
で、レーザ測量システムの低消費電力化が可能となる。

【００４１】また、レーザ測量システムがバッテリによ
り駆動される場合は、低消費電力化により連続動作可能
時間の長時間化が可能となる。

【００４２】更に、レーザダイオード等を間欠駆動する
ことにより、レーザダイオードの寿命を延長することが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態のレーザ測量システムの構
成図（１）である。

【図２】本発明の実施の形態のレーザ測量システムの構
成図（２）である。

【図３】本実施の形態の本体部の光学装置の説明図であ
る。

【図４】本発明の実施の形態のレーザ測量システムのブ
ロック図（１）である。

【図５】本発明の実施の形態のレーザ測量システムのブ
ロック図（２）である。

【図６】従来のレーザ測量システムの構成図である。

【符号の説明】

１１ 発光手段 １２ 回転走査手段 １３ 受光手段 １４ エンコーダ １５ 制御手段 １６ 受光量検出手段 ２１ ターゲット

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】レーザ光を発光させる発光手段と、前記レ
   ーザ光を測定対象物に設置されたターゲットに向けて投
   光し走査する回転走査手段と、前記ターゲットで反射し
   たレーザ光を受光する受光手段と、前記受光したレーザ
   光から前記ターゲットの位置情報を取得する制御手段と
   を有するレーザ測量システムにおいて、 前記制御手段は、前記ターゲットの方向を含む所定の角
   度範囲内を走査するときに前記発光手段を発光させるこ
   とを特徴とするレーザ測量システム。
2. 【請求項２】請求項１において、 前記ターゲットが複数の場合に、前記所定の角度範囲
   は、前記複数のターゲットの方向を含む角度範囲である
   ことを特徴とするレーザ測量システム。
3. 【請求項３】請求項１において、 前記ターゲットが複数の場合に、前記所定の角度範囲
   は、前記複数のターゲットの方向ごとの複数の角度範囲
   であることを特徴とするレーザ測量システム。
4. 【請求項４】請求項１乃至請求項３において、 前記制御手段は、予め前記回転走査手段によりレーザ光
   を３６０度の方向に回転走査させ、前記受光手段がレー
   ザ光を受光した時の前記回転走査手段の走査方向から、
   前記ターゲットの方向を検出することを特徴とするレー
   ザ測量システム。
5. 【請求項５】レーザ光を発光させる発光手段と、前記レ
   ーザ光を測定対象物に設置されたターゲットに向けて投
   光し走査する回転走査手段と、前記ターゲットで反射し
   たレーザ光を受光する受光手段と、前記受光したレーザ
   光から前記ターゲットの位置情報を取得する制御手段と
   を有するレーザ測量システムにおいて、 前記制御手段は、前記受光手段が受光するレーザ光の受
   光量を検出し、前記受光量に応じて前記発光手段が発光
   するレーザ光の発光量を変化させることを特徴とするレ
   ーザ測量システム。
6. 【請求項６】請求項５において、 前記制御手段は、前記受光量が所定の値以下になるよう
   に、前記発光手段が発光するレーザ光の発光量を低下さ
   せることを特徴とするレーザ測量システム。